Qué opináis de esta carta para medir la distorsión geométrica?

[Guillermo Luijk]

Quería hacer un ejercicio para medir la distorsión geométrica de una óptica para luego poder corregirla, y aprender un poco por el camino.

Para ello he ideado la siguiente carta (lo rojo y verde son los hipotéticos encuadres en cámaras 3:2 y 4:3, no aparecen en la carta):

http://guillermoluijk.com/lens/lens_distortion_chart800.png

La carta en alta resolución sería así:

http://guillermoluijk.com/lens/lens_distortion_chart.png


Su funcionamiento se basa en dos asunciones:
- La distorsión tiene simetría radial desde el centro de la imagen
- El usuario debe fotografiar la carta con la cámara perfectamente perpendicular, y ajustando los puntos de las flechas a las esquinas. Las otras líneas sirven de ayuda a centrar y nivelar la cámara.

Hecho resto se medirán sobre los datos RAW (canal G es el ideal) la localización de las transiciones blanco/negro (tendremos 20 muestras por radio que se promediarán reduciendo posibles errores).

Con las muestras se interpolará de forma suave una curva inversa que deshace la distorsión. Se tratará de una corrección radial, es decir todos los píxeles correspondientes a un mismo radio se alejarán/acercarán en la misma medida al centro de la imagen.

Probar si funciona es sencillo fotografiando un motivo con líneas rectas y ver qué tal las corrige.

Cómo lo veis?

Salu2!

[NerveNet]

Interesante.

¿A qué tamaño se ha de imprimir la carta?

¿Entonces se usa llenando el encuadre como muestras en la primera imagen y ya está?

¿Da igual la distancia de enfoque?

Esto último lo pregunto por que en DPP 3 y 4 para corregir el objetivo hay un control que representa la distancia de enfoque. En un objetivo que devuelve la distancia ese control marca la distancia, si el objetivo no devuelve la distancia el control por defecto marcará infinito pero puedes ajustarlo a ojímetro (cosa que no me gusta y es del todo inexacto).

[Guillermo Luijk]

Lo de la distancia de enfoque es algo que me he preguntado si puede afectar a la distorsión. Espero que no porque sino habría mil correcciones por objetivo.
La idea de esta carta (y que es una limitación, pero luego ayuda mucho), es que requiere que el usuario llene la diagonal del sensor con la banda de cuadros. Pero las flechas deben acabar justo en las esquinas del sensor, ni salirse ni quedarse cortas. Es una dficultad impuesta en la captura que luego hace la vida mucho más fácil porque solo hay que leer al diagonal. Por lo tanto la carta se puede imprimir a cualquier tamaño, pero cuanto más pequeña habrá que acercarse más. De hecho me estoy preguntando ahora si la distancia de enfoque típica dará para usar un A4... Mañana lo pruebo, me he traído una impresión.

Salu2!

[titto_velusi]

Que interesante. Aportaré las caras de mis objetivos.
Una duda; el visor de la cámara no me ofrece el 100% de la imagen. Mejor liveview?

[NerveNet]

Lo de la distancia de enfoque es algo que me he preguntado si puede afectar a la distorsión. Espero que no porque sino habría mil correcciones por objetivo.

En objetivos con diseños "clásicos" donde para enfocar se mueve todo el conjunto de lentes entiendo que la distorsión es constante pero dado que vemos una proyección sobre un plano veremos una parte de la misma según la distancia de enfoque. ¿No? No se si me he explicado bien.

[Guillermo Luijk]

Una duda; el visor de la cámara no me ofrece el 100% de la imagen. Mejor liveview?
Eso es, en cámaras réflex mucho mejor usar Liveview o las flechitas no acabarán donde deben. Y no lo he dicho pero por lógica solo sirve para objetivos que la cámara no corrija en tiempo real porque con estos será complicado colocar las flechitas en las esquinas reales del RAW. Lo he planteado sobre todo para estudiar objetivos antiguos manuales sin perfiles creados en los reveladores (o sea los míos :D).


dado que vemos una proyección sobre un plano veremos una parte de la misma según la distancia de enfoque. ¿No? No se si me he explicado bien.
Piensa en la distorsión como en una discriminación angular, es decir según la dirección por la que llegue al objetivo (a su pupila de entrada concretamente), defectuosa. Un rayo que le llegue desde un mismo ángulo va a desviarse (distorsionarse) igual, sea cual sea la distancia física (distancia de enfoque) de la que provenga. Como cada píxel del sensor, dado un objetivo, corresponde a una misma dirección angular origen, da igual lo lejos o cerca que esté el sujeto que genera esa dirección de incidencia. Así que nos basta asegurar que estamos alineando bien la carta para que cubra la diagonal del sensor. Cada focal requerirá colocar la cámara a una distancia diferente claro. Quizá en objetivos angulares convenga imprimirla más grande para no tener que acercarla tanto.

Sé que el software comercial que hace estas cosas es mucho menos exigente con la captura. En realidad bastaría fotografiar una cuadrícula o patrón conocido prácticamente de cualquier manera y por pura detección de las aristas se podría calcular la distorsión. No pretendo inventar nada nuevo, solo hacer el ejercicio complicándome en este caso lo menos la vida en el ordenador.

Tengo curiosidad por saber cómo de barril es la distorsión de los objetivos que tengo, o si son un poco bigote también, cómo comparan entre ellos, etc...

Salu2!

[NerveNet]

Bueno no lo veo así, la distorsión más sencilla la veo proyectada sobre el plano del sensor como una sección de una esfera, no se si me explico bien. La sección proyectada cambia con la distancia de enfoque, efecto de alejar o acercar el conjunto de lentes al sensor en un diseño óptico sencillo como el que describí antes.

El ángulo de incidencia de cada haz seria perpendicular a la tangente del haz sobre la superifie de la semi-esfera que representa esa distorsión.

En cualquier caso, puedo estar equivocado, pero la distorsión me la imagino espacialmente así.

[Guillermo Luijk]

No me queda 100% claro si cuando hablas de distancia de enfoque te refieres a la distancia a la que enfocamos el objetivo, o a la distancia a la que está un sujeto.

Míralo de otra forma: olvida por un momento la distancia a la que enfocamos el objetivo: has enfocado a un punto intermedio a f/16 y sale todo nítido en un amplio rango de distancias entorno al punto de enfoque.

La imagen, y lo que se distorsione ésta, de una cuadrícula colocada a 2m y que abarque todo el encuadre, será exactamente la misma que la de una cuadrícula mayor colocada a 10m mientras igualmente abarque todo el encuadre. Por pura semejanza geométrica a la cámara le van a llegar todas las líneas de la cuadrícula por las mismas coordenadas angulares y todas sufrirán la misma distorsión. Por eso tengo claro que la distancia a la que se coloque la carta es irrelevante, mientras llene la diagonal.

Mi duda es si la distorsión puede cambiar algo por la distancia a la que enfoquemos el objetivo (que obviamente forzaremos que sea la misma a la que coloquemos la carta, pero podría no serlo, y no lo será en el uso normal del objetivo). Nunca me lo había planteado pero me da que no, o muy poco, o todas las correcciones de los reveladores serían aproximaciones, validas como mucho para una sola distancia de enfoque.

Salu2!

[NerveNet]

Hablo de distancia de enfoque que marca el objetivo, obviamente hay una correspondencia con la distancia que hay entre último elemento (pupila de salida) y el sensor en los diseños donde se mueve todo el bloque del objetivo según se enfoca.

[Guillermo Luijk]

Hablo de distancia de enfoque que marca el objetivo, obviamente hay una correspondencia con la distancia que hay entre último elemento (pupila de salida) y el sensor en los diseños donde se mueve todo el bloque del objetivo según se enfoca.

Pues lo dicho: con la distancia de enfoque que marca el objetivo no sé si la distorsión cambiará, pero si lo hace debería ser despreciable o los perfiles de corrección funcionarían mal al alejarnos de determinada distancia de enfoque.
La distancia a la que se coloque es sujeto sí que no influye en la distorsión (para una misma distancia de enfoque, se sobreentiende), porque no cambia el ángulo por el que llegan los motivos a la cámara:

https://i.ibb.co/zNBYf46/angulos.png

Salu2!

[Guillermo Luijk]

He hecho las primeras pruebas, aprendizajes rápidos:
- He sido un iluso imprimiendo a A4, de los objetivos que tengo solo el macro logra llenar la diagonal. Con un A3 todos los demás la llenarán.
- La carta es un infierno: acertar a ajustar las flechitas en las esquinas con tanteo es un coñazo porque requiere acercar/alejar la cámara y a la vez estar pendiente de la diagonal, así que voy a hacer otra que no requiera ese ajuste sino que se base en un requisito más sencillo: estar centrada y perpendicular a la cámara. Que los parches terminen en las esquinas o no será irrelevante (más trabajo de programación)

Por desgracia el objetivo macro es tan jodidamente rectilíneo que no hay nada que corregir en él:

http://guillermoluijk.com/misc/chart.jpg
Aquí superpongo los parches alejándose del centro vs acercándose y son todos iguales.

Pintando sus anchos en una gráfica:
http://guillermoluijk.com/misc/canonfd35mmmacro.png

Otro aprendizaje: hay cierto error en las medidas (las subidas/bajadas de la gráfica), así que quizá sea conveniente usar curvas de aproximación (tipo Bezier) en lugar de interpolación (splines) a la hora de construir el perfil corrector.

Salu2!

[Guillermo Luijk]

Nueva carta: se lo pone más fácil al usuario: solo hay que centrarla bien en horizontal y vertical, y luego tratar de que entre el mayor número de franjas en las diagonales pero sin requisito de posición de las mismas (trasladamos esta dificultad al código responsable de analizarla):

http://guillermoluijk.com/lens/lens_distortion_chart2.png

A ver si la puedo imprimir en A3 o sino en dos A4 pareados.

Salu2!

[Guillermo Luijk]

He probado la nueva carta con el Canon FD 24mm asumiendo que sería mi objetivo de mayor distorsión, pero aún así tiene muy poca. Yéndonos al peor escenario posible (línea recta en un lado del encuadre), se tiene esto:

http://guillermoluijk.com/misc/dist24mm.jpg


El caso es que solo tengo objetivos de la era analógica (lástima no tener ya el Zuiko 12mm, sería perfecto), donde la corrección en el dominio óptico era primordial porque no se podían corregir. Sí le he sacado un punto interesante al análisis de la captura de la carta:

http://guillermoluijk.com/misc/capturacarta.png


Y es que lo que a simple vista difícilmente se ve, cuando lo analizas numéricamente te permite ver con lupa todas las miserias: este objetivo tiene una muy leve distorsión en mostacho (en el centro de la imagen hace barril, en radios intermedios pasa a cojín y en la periferia de nuevo barril), de las que son muy complicadas de eliminar si no se hace una corrección específica para él o como poco parametrizable:

http://guillermoluijk.com/misc/bandas.png

Para entender la gráfica anterior hay que darse cuenta de que no se está dibujando la distorsión tal y como se vería en una foto, sino reconstruyendo el comportamiento del objetivo para sujetos a distintas distancias del centro (radios). Incluyo abajo la diagonal de la captura con las 44 bandas medidas; la gráfica muestra el ancho en píxeles del RAW de estas bandas. Las bolitas son las medidas (44 valores) y en rojo una curva de aproximación suave que sería la que se usará para deshacer la distorsión. No es perfectamente simétrica quizá por la imperfección al hacer la captura, que el objetivo tiene cierto descentramiento, o las dos cosas. En cualquier caso para la corrección final aplicaré un promedio de las medidas de las 4 semi-diagonales lo que eliminará mucho error de captura si lo había.

Mejora de la carta: numerar las bandas para saber cuál es cuál.

Salu2!

[invierno]

Hola, y no seria mejor llamarle "distorsion de la geometria" ?
Saludos de Felipe :)